Aimants Ferrites

ORIGINES

En 1909 un brevet allemand propose la magnétoplombite (oxyde mixte de plomb et de fer) pour faire des aimants. Il faudra attendre 1925 pour qu’un français Forestier en améliore les propriétés en introduisant du baryum et du strontium à la place du plomb et 1938 pour que le Suédois Adelsköld détermine la structure cristalline avec précision.
Mais l’essor industriel des aimants Ferrites aura vraiment lieu en 1952 avec la Société Philips.

PROCEDE DE FABRICATION

De couleur brune, les Ferrites sont aussi appelés aimants céramiques de par leur procédé de fabrication obtenue par calcination.
Le matériau se compose de 80% d’oxyde de fer et 20% d’oxyde de strontium ou de baryum (ce matériau est broyé pour obtenir une poudre très fine (< 1µm).
La mise en forme se fait dans un outillage de compression dans lequel on injecte une boue constituée de 40% d’eau et de poudre de ferrite. Un champ magnétique est appliqué pendant l’opération de compression de manière à orienter les particules et à conférer à l’aimant son anisotropie.
L’opération de séchage doit éliminer 13 à 20% d’humidité. Le frittage s’effectue à une température pouvant aller jusqu’à 1400°C et pouvant durer jusqu’à 14 heures.
Le soin apporté lors du broyage et du frittage sera déterminant pour la qualité magnétique.
Pendant l’opération de frittage, d’importants retraits peuvent se produire et lorsqu’une bonne précision géométrique est requise, un usinage est nécessaire.
Les céramiques étant des produits très durs, c’est une opération délicate et coûteuse, car ils nécessitent l’utilisation de meules diamant. Les tolérances standard sont de +/- 2% pour les cotes brutes et 0.1 mm pour les cotes usinées.

C’est un produit de grandes séries.

AIMANTATION

Le champ magnétique requis dans l’aimant pour obtenir une saturation correcte est de l’ordre de 7000 à 8000 Oe. En pratique, une source de champ de 11000 Oe permet de couvrir tous les cas de figures.
Du fait de la haute résistivité électrique des Ferrites, l’utilisation de sources de champ impulsionnelles ne pose pas de problème.
Possibilité d’aimants isotropes et anisotropes.
Orientation : axiale, diamétrale ou radiale.
Les températures d’utilisation des aimants Ferrites peuvent aller de -40°C à +250°C.

MISE EN ŒUVRE

Le champ coercitif important des aimants Ferrites conduit à ce que :

• La dimension parallèle à la direction d’aimantation peut être petite par rapport aux dimensions des faces polaires (aimants plats).
• Du fait de leur excellente résistance à la démagnétisation, il est possible d’aimanter les aimants Ferrites avant ou après leur assemblage dans le circuit magnétique sans danger de perte de performance.

Cependant, dans les cas de formes très minces, en particulier pour les nuances présentant une forte rémanence (≥ 4000 G) et un faible champ coercitif intrinsèque (< 3300 Oe) un gain de quelques % peut être obtenu en aimantant l’aimant dans son circuit final.

La mise en forme par compression et les retraits lors du frittage imposent de ne réaliser que des formes prismatiques simples. Dans le cas de produits anisotropes, cette contrainte est encore plus sévère et impose des directions particulières de l’axe d’anisotropie. Par exemple, il n’est pas possible de réaliser des bagues à orientation radiale.

SENSIBILITE A LA CORROSION

Les aimants Ferrites sont des céramiques totalement oxydées. Elles sont donc insensibles aux éléments atmosphériques et aux trempages dans des solutions salines.
Par contre, elles sont attaquées légèrement par l’acide sulfurique et assez fortement par les acides chlorhydrique et nitrique. Un revêtement de surface n’est donc pas nécessaire.

APPLICATIONS

En raison de leur faible coût on utilise les aimants Ferrites dans de très nombreuses applications. Ils ont remplacé la bobine électrique dans les moteurs et sont très utilisés dans le secteur automobile. En matière de quantités, c’est l’aimant le plus vendu au monde.
Du fait de leur usinage très coûteux, il est difficile d’obtenir des pièces aux dimensions très précises. Formes simples de blocs, disques ou bagues.
Exemples : moteurs DC, haut-parleurs, relais reed, systèmes de séparation magnétique…